(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面を前記レーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段と、
前記レーザ光出射方向変更手段による前記レーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段と、
前記測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサと、
前記第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段と、
前記出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び前記第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて前記測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段とを備えた３次元形状測定装置において、
前記レーザ光出射方向変更手段は、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部と、供給される電気信号に応じて前記ミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置とが一体的に形成されたミラーを備え、
前記出射方向検出手段は、
前記ミラーの第２反射面に向けて前記光ビームを出射する光ビーム出射手段と、
前記第２反射面からの前記光ビームの反射光を受光する第２受光センサであって、
それぞれ受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する複数の受光素子を一列に配置して形成され、前記第２反射面からの反射光を前記複数の受光素子のうちのいずれか１つの受光素子によって受光する第２受光センサと、
前記第２受光センサにおける前記反射光の受光位置に基づいて、前記ミラー部の回転角度を検出するミラー回転角度検出手段であって、
前記複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の受光素子から出力される受光信号をそれぞれ増幅して互いに異なる大きさの信号レベルに変換する複数の増幅器と、
前記複数の増幅器によって変換された受光信号を加算した加算信号を出力する加算器と、
一定の時間間隔で前記加算信号の値を受光データとして記憶する記憶手段に記憶させておき、前記記憶手段に記憶した受光データの値から前記第２反射面からの反射光を受光した受光素子を特定するとともに、前記受光素子の特定に用いた受光データと同じ値の受光データであって、前記受光素子の特定に用いた受光データを記憶する前後において連続して記憶した受光データのデータ数を用いて前記第２受光センサにおける前記第２反射面からの反射光の受光位置を算出して、前記算出した受光位置に基づいて前記ミラー部の回転角度を算出する角度算出手段と、を有するミラー回転角度検出手段と、を備えたことを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項２】
測定対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面を前記レーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段と、
前記レーザ光出射方向変更手段による前記レーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段と、
前記測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサと、
前記第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段と、
前記出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び前記第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて前記測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段とを備えた３次元形状測定装置において、
前記レーザ光出射方向変更手段は、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部と、供給される電気信号に応じて前記ミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置とが一体的に形成されたミラーを備え、
前記出射方向検出手段は、
光源と、前記光源から出射された光を線状のライン光に変換する変換器とを有し、前記ライン光を前記ミラーの第２反射面に向けて出射する光ビーム出射手段と、
前記第２反射面からの前記ライン光の反射光を受光する第２受光センサであって、受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する２つのセンサを並べて形成されて、前記第２反射面にて反射した前記ライン光を前記２つのセンサで受光する第２受光センサと、
前記２つのセンサが出力する信号の強度の差を用いて前記ミラー部の回転角度を算出する角度算出手段を有するミラー回転角度検出手段と、を備えたことを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項３】
測定対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面を前記レーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段と、
前記レーザ光出射方向変更手段による前記レーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段と、
前記測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサと、
前記第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段と、
前記出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び前記第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて前記測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段とを備えた３次元形状測定装置において、
前記レーザ光出射方向変更手段は、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部と、供給される電気信号に応じて前記ミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置とが一体的に形成されたミラーを備え、
前記出射方向検出手段は、
前記ミラーの第２反射面に向けて前記光ビームを出射する光ビーム出射手段と、
前記第２反射面からの前記光ビームの反射光を受光する第２受光センサと、
前記第２受光センサにおける前記反射光の受光位置に基づいて、前記ミラー部の回転角度を検出するミラー回転角度検出手段とを備え、
前記第１受光位置検出手段は、前記ミラー回転角度検出手段によって検出した前記ミラー部の回転角度が所定の角度であるときに、前記第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出することを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項４】
測定対象物に向けてレーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面を前記レーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段と、
前記レーザ光出射方向変更手段による前記レーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段と、
前記測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサと、
前記第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段と、
前記出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び前記第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて前記測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段とを備えた３次元形状測定装置において、
前記レーザ光出射方向変更手段は、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部と、供給される電気信号に応じて前記ミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置とが一体的に形成されたミラーを備え、
前記出射方向検出手段は、
前記ミラーの第２反射面に向けて前記光ビームを出射する光ビーム出射手段と、
前記第２反射面からの前記光ビームの反射光を受光する第２受光センサと、
前記第２受光センサにおける前記反射光の受光位置に基づいて、前記ミラー部の回転角度を検出するミラー回転角度検出手段とを備え、
前記レーザ光出射方向変更手段は、前記ミラー回転角度検出手段によって検出した前記ミラー部の回転角度が前記駆動装置に供給する電気信号に応じた所定の回転角度となるように、前記電気信号を変更する電気信号変更手段をさらに備え、
前記第１受光位置検出手段は、所定の時間間隔で、前記第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出することを特徴とする３次元形状測定装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の３次元形状測定装置において、
前記第２受光センサは、それぞれ受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する複数の受光素子を一列に配置して形成され、前記第２反射面からの反射光を前記複数の受光素子のうち隣り合う２つ以上の受光素子によって受光し、
前記ミラー回転角度検出手段は、前記複数の受光素子のうち受光した光量の最も大きな受光素子を特定して、前記特定した受光素子の前記第２受光センサにおける位置に基づいて前記ミラー部の回転角度を算出する角度算出手段を備えたことを特徴とする３次元形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物にレーザ光を走査しながら照射し、その反射光である散乱光を受光器で受光して、レーザ光の照射位置又は照射方向と、反射光の受光位置との関係から、３角測量法の原理により、測定対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば下記特許文献１に示されているように、測定対象物にレーザ光を走査しながら照射し、照射したレーザ光の照射位置又は照射方向と、測定対象物からの反射光（散乱光）の受光位置との関係から、３角測量法の原理により、測定対象物の３次元形状を測定する３次元形状測定装置は知られている。特許文献１で示される３次元形状測定装置においては、３次元形状測定装置を小型化するとともに、消費電力を抑制するため、微小電気機械システムミラー（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｍｉｒｒｏｒ、以下、この微小電気機械システムミラーをＭＥＭＳミラーという。）を用いてレーザ光を走査している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２８６７４４号公報
【発明の概要】
【０００４】
ＭＥＭＳミラーでレーザ光を走査して３次元形状測定する場合は、測定対象物からの反射光の受光位置データを取得するタイミングと略同じタイミングでＭＥＭＳミラーの回転角度データを取得し、これらのデータを用いて３次元座標データを計算している。ＭＥＭＳミラーの回転角度は、ＭＥＭＳミラーに供給する電気信号の強度（例えば、電圧、電流などの大きさ）で決まる。そこで、予めＭＥＭＳミラーに供給する電気信号の強度とミラーの回転角度との関係を調べておいて、目的の回転角度に対応した強度の電気信号を供給すれば、３次元座標データの計算に必要なＭＥＭＳミラーの回転角度データを取得することができるとも考えられる。しかし、ＭＥＭＳミラーは、使用開始から長期間が経過すると、供給する電気信号の強度とミラーの回転角度との関係が変化するため、設定した強度の電気信号の供給では、精度のよいミラーの回転角度を取得することができず、３次元形状測定の精度を保つことができない。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、ＭＥＭＳミラーを用いてレーザ光を走査する３次元形状測定装置において、使用開始から長期間が経過してもミラーの回転角度を精度よく制御でき、３次元形状測定の精度を保つことができるようにすることにある。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、後述する実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の各構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、測定対象物（ＯＢ）に向けてレーザ光を出射するレーザ光源（１０）と、レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面をレーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段（１４）と、レーザ光出射方向変更手段によるレーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段（２２、２４、２６）と、測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサ（２０）と、第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段（５０）と、出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段（５２）とを備えた３次元形状測定装置において、レーザ光出射方向変更手段は、レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部（１４ａ）と、供給される電気信号に応じてミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置（１４ｂ）とが一体的に形成されたミラー（１４）を備え、出射方向検出手段は、ミラーの第２反射面に向けて前記光ビームを出射する光ビーム出射手段（２２）と、第２反射面からの前記光ビームの反射光を受光する第２受光センサ（２６Ａ）であって、それぞれ受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する複数の受光素子（２６Ａ１、２６Ａ２、・・・、２６Ａ９）を一列に配置して形成され、第２反射面からの反射光を複数の受光素子のうちのいずれか１つの受光素子によって受光する第２受光センサと、第２受光センサにおける前記反射光の受光位置に基づいて、前記ミラー部の回転角度を検出するミラー回転角度検出手段（４２Ａ）であって、複数の受光素子にそれぞれ対応して設けられ、前記複数の受光素子から出力される受光信号をそれぞれ増幅して互いに異なる大きさの信号レベルに変換する複数の増幅器（４２ｃ１、４２ｃ２、・・・、４２ｃ９）と、複数の増幅器によって変換された受光信号を加算した加算信号を出力する加算器（４２ｄ）と、一定の時間間隔で前記加算信号の値を受光データとして記憶する記憶手段（４２ｆ１）に記憶させておき、記憶手段に記憶した受光データの値から第２反射面からの反射光を受光した受光素子を特定するとともに、前記受光素子の特定に用いた受光データと同じ値の受光データであって、前記受光素子の特定に用いた受光データを記憶する前後において連続して記憶した受光データのデータ数を用いて第２受光センサにおける第２反射面からの反射光の受光位置を算出して、前記算出した受光位置に基づいてミラー部の回転角度を算出する角度算出手段（４２ｆ）と、を有するミラー回転角度検出手段と、を備えたことにある。
【０００９】
上記のように構成した３次元形状測定装置によれば、ミラー部の第２反射面に光を照射して第２反射面からの反射光の受光位置に基づいてミラー部の回転角度を算出しているので、使用開始から長期間が経過して、駆動装置に供給する電気信号の強度とミラー部の回転角度との関係が変化したとしても、取得する回転角度の精度は変化せず３次元形状測定の精度を保つことができる。
【００１０】
また、本発明の特徴は、測定対象物（ＯＢ）に向けてレーザ光を出射するレーザ光源（１０）と、レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面をレーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段（１４）と、レーザ光出射方向変更手段によるレーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段（２２、２４、２６）と、測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサ（２０）と、第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段（５０）と、出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段（５２）とを備えた３次元形状測定装置において、レーザ光出射方向変更手段は、レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部（１４ａ）と、供給される電気信号に応じてミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置（１４ｂ）とが一体的に形成されたミラー（１４）を備え、出射方向検出手段は、光源（２２）と、前記光源から出射された光を線状のライン光に変換する変換器（５８）とを有し、前記ライン光をミラーの第２反射面に向けて出射する光ビーム出射手段と、第２反射面からの前記ライン光の反射光を受光する第２受光センサ（２６Ｂ）であって、受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する２つのセンサ（２６Ｂ１、２６Ｂ２）を並べて形成されて、第２反射面にて反射したライン光を前記２つのセンサで受光する第２受光センサと、前記２つのセンサが出力する信号の強度の差を用いて前記ミラー部の回転角度を算出する角度算出手段（４２ｉ）を有するミラー回転角度検出手段と、を備えたことにある。これによれば、前記２つのセンサの出力する信号の強度の差がミラーの回転角度に対応しており、第２受光センサにおける第２反射面からの反射光の受光位置を算出する必要がないので、ミラー部の回転角度を高速に算出できる。
【００１１】
また、本発明の特徴は、測定対象物（ＯＢ）に向けてレーザ光を出射するレーザ光源（１０）と、レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面をレーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段（１４）と、レーザ光出射方向変更手段によるレーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段（２２、２４、２６）と、測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサ（２０）と、第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段（５０）と、出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段（５２）とを備えた３次元形状測定装置において、レーザ光出射方向変更手段は、レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部（１４ａ）と、供給される電気信号に応じてミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置（１４ｂ）とが一体的に形成されたミラー（１４）を備え、出射方向検出手段は、ミラーの第２反射面に向けて前記光ビームを出射する光ビーム出射手段（２２）と、第２反射面からの前記光ビームの反射光を受光する第２受光センサ（２６、２６Ａ、２６Ｂ）と、第２受光センサにおける前記反射光の受光位置に基づいて、ミラー部の回転角度を検出するミラー回転角度検出手段（４２、４２Ａ、４２Ｂ）とを備え、第１受光位置検出手段は、前記ミラー回転角度検出手段によって検出した前記ミラー部の回転角度が所定の角度であるときに、第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出することにある。この場合、第２受光センサ（２６）は、それぞれ受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する複数の受光素子を一列に配置して形成され、第２反射面からの反射光を複数の受光素子のうち隣り合う２つ以上の受光素子によって受光し、ミラー回転角度検出手段（４２）は、複数の受光素子のうち受光した光量の最も大きな受光素子を特定して、前記特定した受光素子の第２受光センサにおける位置に基づいてミラー部の回転角度を算出する角度算出手段（４２ｂ）を備えるとよい。これによれば、座標データ算出手段は、ミラー部の回転角度が予め設定した角度になったときの座標データを算出することができる。したがって、測定対象物の測定範囲によって測定精度を変化させることができる。すなわち、形状の変化が大きく測定精度を高くしたい範囲においては、前記所定の角度の間隔を細かく設定しておき、逆にあまり形状の変化がなく測定精度が低くてもよい範囲においては、前記所定の角度の間隔を粗く設定しておけばよい。これにより、測定データのデータ量を必要最小限に抑えることができるので、全ての測定範囲を高精度に測定する場合に比べて高速に座標データを算出できる。

【００１２】
また、本発明の特徴は、測定対象物（ＯＢ）に向けてレーザ光を出射するレーザ光源（１０）と、レーザ光源から出射されたレーザ光の出射方向を変更して前記測定対象物の表面をレーザ光に走査させるレーザ光出射方向変更手段（１４）と、レーザ光出射方向変更手段によるレーザ光の測定対象物への出射方向を検出する出射方向検出手段（２２、２４，２６）と、測定対象物の表面にて反射する散乱光を受光する第１受光センサ（２０）と、第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出する第１受光位置検出手段（５０）と、出射方向検出手段によって検出された前記レーザ光の出射方向及び第１受光センサによって検出された前記散乱光の受光位置を用いて、３角測量の原理に基づいて測定対象物の表面の形状を表す３次元座標データを算出する座標データ算出手段（５２）とを備えた３次元形状測定装置において、レーザ光出射方向変更手段は、レーザ光源から出射されたレーザ光の光軸に垂直な回転軸回りに回転可能に支持されて前記レーザ光を反射する第１反射面及び前記レーザ光とは異なる光ビームを反射する第２反射面を有するミラー部（１４ａ）と、供給される電気信号に応じてミラー部を前記回転軸周りに回転させて変位させる駆動装置（１４ｂ）とが一体的に形成されたミラー（１４）を備え、出射方向検出手段は、ミラーの第２反射面に向けて前記光ビームを出射する光ビーム出射手段（２２）と、第２反射面からの前記光ビームの反射光を受光する第２受光センサ（２６、２６Ａ、２６Ｂ）と、第２受光センサにおける前記反射光の受光位置に基づいて、ミラー部の回転角度を検出するミラー回転角度検出手段（４２、４２Ａ、４２Ｂ）とを備え、レーザ光出射方向変更手段は、ミラー回転角度検出手段によって検出したミラー部の回転角度が駆動装置に供給する電気信号に応じた所定の回転角度となるように、前記電気信号を変更する電気信号変更手段（４０ｂ、４０ｃ）をさらに備え、第１受光位置検出手段は、所定の時間間隔で、第１受光センサにおける前記散乱光の受光位置を検出することにある。この場合、第２受光センサ（２６）は、それぞれ受光した光の光量に応じた強度の受光信号を出力する複数の受光素子を一列に配置して形成され、第２反射面からの反射光を複数の受光素子のうち隣り合う２つ以上の受光素子によって受光し、ミラー回転角度検出手段（４２）は、複数の受光素子のうち受光した光量の最も大きな受光素子を特定して、前記特定した受光素子の第２受光センサにおける位置に基づいてミラー部の回転角度を算出する角度算出手段（４２ｂ）を備えるとよい。これによれば、ミラー部の回転角度は駆動装置に供給する電気信号に応じた所定の回転角度になる。したがって、駆動装置に供給する電気信号が周期的な変化を繰り返す場合、第１受光センサによって所定の時間間隔で散乱光の受光位置を検出すれば、ミラー部の回転角度が所定の角度になるごとに第１受光センサにおける散乱光の受光位置を検出したことになる。すなわち、座標データ算出手段は、ミラー回転角度検出手段が検出したミラー部の回転角度を取得する必要がない。したがって、座標データ算出手段がミラー部の回転角度を取得する場合に発生する、ミラー部の回転角度を取得してから第１受光センサにおける散乱光の受光位置を取得するまでの間のタイミングのずれをなくすことができるので、測定精度を向上させることができる。また、駆動装置からミラー部に供給される電気信号の強度によって、すなわちミラー部の回転角度によって、第１受光位置検出手段が散乱光の受光位置を検出する時間間隔を変更すれば、前記の場合と同様、測定対象物の測定範囲によって測定精度を変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る３次元形状測定装置の全体概略図である。
【図２Ａ】図１の３次元カメラの正面図である。
【図２Ｂ】図１の３次元カメラの平面図である。
【図３】図１の第１ミラーの正面図である。
【図４Ａ】第１ミラーを駆動する駆動信号の一例を示したグラフである。
【図４Ｂ】第１ミラーを駆動する駆動信号の他の例を示したグラフである。
【図５】図１のミラー角度検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】コントローラが実行する３次元形状測定処理のフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る受光センサ及びミラー角度検出回路の構成を示すブロック図である。
【図８Ａ】図７の加算器の出力レベルの変化を示すグラフである。
【図８Ｂ】図７のメモリに記憶されたデジタルデータの値を示すグラフである。
【図９】図７のフォトディテクタにおける反射光の受光位置を示した拡大図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る第１ミラーの角度を検出するための装置を示した概略図である。
【図１１Ａ】ライン状の反射光が一方のフォトディテクタに偏って受光された状態の拡大図である。
【図１１Ｂ】ライン状の反射光が２つのフォトディテクタに均等に受光された状態の拡大図である。
【図１１Ｃ】ライン状の反射光が、図１１Ａとは反対側のフォトディテクタに偏って受光された状態の拡大図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るミラー回転角度検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明の変形例に係り、コントローラが実行する３次元形状測定処理のフローチャートである。
【図１４】本発明の他の変形例に係り、第１ミラーの回転角度を制御する制御回路の構成を示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
ａ．第１実施形態
本発明の一実施形態に係る３次元形状測定装置について図面を用いて説明する。この３次元形状測定装置は、図１に示すように、レーザ光を走査しながら測定対象物ＯＢに照射するとともに、同照射による測定対象物ＯＢからの反射光（散乱光）を受光する３次元カメラＣＡを備えている。
【００１５】
３次元カメラＣＡは、レーザ光源１０、コリメートレンズ１２、第１ミラー１４、第２ミラー１６、結像レンズ１８及び受光センサ２０を備えた筐体３０を有する。レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２、第１ミラー１４を介して測定対象物ＯＢに照射される。そして、測定対象物ＯＢからの反射光（散乱光）は、第２ミラー１６及び結像レンズ１８を介して、受光センサ２０に導かれて受光される。また、筐体３０は、レーザ光源２２、コリメートレンズ２４及び受光センサ２６も備えている。レーザ光源２２から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ２４を介して、第１ミラー１４のコリメートレンズ１２からのレーザ光を反射する面とは反対側の面（以下、裏面という。）に照射される。第１ミラー１４の裏面もレーザ光を反射するミラー状に形成されていて、この裏面にて反射したレーザ光は、受光センサ２６によって受光される。また、３次元カメラＣＡは、筐体３０を回転させるモータ３２及び減速装置３４も有する。
【００１６】
ここで、３次元カメラＣＡを構成する各部品の機能及び配置について、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、筐体３０の正面図であり、図２Ｂは、筐体３０の平面図である。以下の説明においては、筐体３０の上下方向及び左右方向を、図２Ａの上下方向及び左右方向とする。また、筐体３０の奥行き方向を、図２Ｂの上下方向とする。すなわち、図２Ｂの上側が筐体３０の背面側であり、図２Ｂの下側が筐体３０の正面側である。図２Ａにおいては、測定対象物ＯＢは、紙面の表面側に位置していて、図示されていない。また、図２Ａ及び図２Ｂにおいては、奥行き方向及び上下方向に重なって配置される部品の図示を省略している。
【００１７】
レーザ光源１０は、筐体３０の上部の右奥に固定されていて、３次元カメラＣＡから測定対象物ＯＢまでの距離を測定するためのレーザ光を図示左方向へ出射する。コリメートレンズ１２は、レーザ光源１０のレーザ出射口側にて筐体３０に固定されていて、レーザ光源１０からのレーザ光を平行光に変換する。第１ミラー１４は、図３に示すように、回転軸１４ａ１回りに回転可能に支持されたミラー１４ａとミラー１４ａを供給される電気信号の強度に応じた回転角度に変位させる駆動装置１４ｂとが一体的に形成されたＭＥＭＳミラーである。第１ミラー１４は、ミラー１４ａがコリメートレンズ１２からのレーザ光の光軸上に位置し、かつミラー１４ａの回転軸とコリメートレンズ１２からのレーザ光の光軸が直交するようにして筐体３０に固定されている。コリメートレンズ１２によって平行光とされたレーザ光は、ミラー１４ａによって反射され、筐体３０の正面部に設けられた開口部３０ａ及びフレームＦＲの正面部に設けられた開口部ＦＲａから外側へ向けて出射されて、測定対象物ＯＢに照射される。以下の説明においては、ミラー１４ａの回転軸をＸ軸と言い、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の光軸をＹ軸という。また、Ｘ軸及びＹ軸に直交する軸をＺ軸と言う。
【００１８】
第２ミラー１６は、第１ミラー１４の下方にて筐体３０に固定されていて、測定対象物ＯＢからの反射光（散乱光）を図２Ａにおいて右斜め下方へ反射する。結像レンズ１８は、コリメートレンズ１２の下方にて筐体３０に固定されていて、第２ミラー１６からの反射光を受光センサ２０上に結像させる。受光センサ２０は、レーザ光源１０の下方にて筐体３０に固定されていて、測定対象物ＯＢからの反射光を第２ミラー１６、結像レンズ１８を介して受光する。受光センサ２０は、受光量に応じた電気信号を出力する複数の受光素子を面状に配置したエリアセンサである。
【００１９】
また、レーザ光源２２は、筐体３０の上部の左奥に固定されていて、ミラー１４ａの回転角度を検出するためのレーザ光を、コリメートレンズ２４を介して、ミラー１４ａの裏面に向けて出射する。コリメートレンズ２４は、筐体３０の上部の左奥であって、レーザ光源２２と第１ミラー１４の間にて筐体３０に固定されていて、レーザ光源２２から入射したレーザ光を平行光に変換する。ミラー１４ａの裏面にて反射したレーザ光は、受光センサ２６によって受光される。受光センサ２６は、筐体３０の背面の上部に固定されていて、ミラー１４ａの裏面からの反射光を受光する。受光センサ２６は、ミラー１４ａの回転角度に応じた位置にて反射光を受光して、受光量に応じた電気信号を出力する複数の受光素子を１列に配置したラインセンサである。各受光素子の受光部の面積は、反射光のスポットよりも小さい。
【００２０】
筐体３０は、軸３０ｂによってＹ軸周りに回転可能に３次元カメラＣＡのフレームＦＲに支持されている。軸３０ｂは、減速装置３４を介してモータ３２の回転軸に組み付けられている。モータ３２内には、モータ３２の回転軸の回転を検出して、同回転を表す回転検出信号を出力するエンコーダ３２ａが組み込まれている。この回転検出信号は、モータ３２の回転軸の回転位置が基準回転位置に来るごとに発生されるｚ相信号φＺと、所定の微小な回転角度ずつハイレベルとローレベルを繰り返す互いにπ／２だけ位相のずれたＡ相信号φＡ及びＢ相信号φＢからなるパルス列信号とからなる。
【００２１】
また、この３次元形状測定装置は、ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８、ミラー駆動回路４０、ミラー角度検出回路４２、筐体駆動回路４４、筐体角度検出回路４６、形状測定用レーザ駆動回路４８、センサ信号取り込み回路５０及びコントローラ５２も備えている。
【００２２】
ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８は、コントローラ５２から測定開始の指示を入力すると、一定強度のレーザ光がレーザ光源２２から出射されるように駆動信号を制御してレーザ光源２２に供給する。ミラー駆動回路４０は、コントローラ５２によって制御されて、第１ミラー１４を駆動する信号を出力する。この第１ミラー１４を駆動する信号の波形は、図４Ａ又は図４Ｂに示すような三角波又は正弦波として、ミラー１４ａの回転角度を、三角波状又は正弦波状に変化させるものが望ましい。なお、ミラー１４ａの回転角度は、駆動信号波形の瞬時値に対応している。ミラー角度検出回路４２は、図５に示すように、センサ信号取り込み回路４２ａ及び回転角度計算回路４２ｂからなる。センサ信号取り込み回路４２ａは、一定の時間間隔ＤＴで受光センサ２６の各受光素子から出力される信号の強度をデジタルデータに変換して、回転角度計算回路４２ｂに供給する。上記のように、各受光素子の面積が反射光のスポットの面積よりも小さいので、反射光は、複数の受光素子にまたがって受光される。回転角度計算回路４２ｂは、コントローラ５２から回転角度θｘを算出するよう指示されると、センサ信号取り込み回路４２ａから供給されたデジタルデータから各受光素子の位置と信号強度との関係を表す波形データを作成し、この波形データから信号強度が最大となっている受光素子の位置を求める。回転角度計算回路４２ｂは、信号強度が最大となる受光素子の位置とミラー１４ａの回転角度との関係を表すテーブルを記憶していて、このテーブルを用いてミラー１４ａの回転角度θｘを算出し、算出した回転角度θｘを表すデジタルデータをコントローラ５２に出力する。
【００２３】
筐体駆動回路４４は、モータ３２を駆動するための駆動信号を出力する。筐体駆動回路４４は、モータ３２の回転速度が一定になるように駆動信号を制御する。モータ３２は、筐体駆動回路４４から駆動信号を供給されて一定の速度で回転し、減速装置３４を介して筐体３０を回転させる。筐体３０は、３次元形状測定の開始から終了まで一定の回転速度で一定の方向へ回転する。筐体３０の回転速度は、ミラー１４ａの回転速度よりも遅い。筐体角度検出回路４６は、エンコーダ３２ａから回転検出信号を入力し、入力した回転検出信号のうちのパルス列信号を用いて、筐体３０の回転方向及び回転速度を検出するとともに、筐体３０の回転角度θｙを算出する。筐体角度検出回路４６は、コントローラ５２から、筐体３０の回転角度θｙを算出するよう指示されると、前記算出した回転角度θｙを表すデジタルデータをコントローラ５２に出力する。また、前記検出した筐体３０の回転方向及び回転速度並びに前記算出した回転角度θｙを表すデジタルデータは、筐体駆動回路４４にも出力され、筐体駆動回路４４によるモータ３２の回転駆動における回転速度の制御にも利用される。
【００２４】
形状測定用レーザ駆動回路４８は、コントローラ５２から測定開始の指示を入力すると、一定強度のレーザ光がレーザ光源１０から出射されるように駆動信号を制御してレーザ光源１０に供給する。センサ信号取り込み回路５０は、受光センサ２０に接続されていて、コントローラ５２から取り込み指示を入力すると、受光センサ２０の各受光素子が出力する信号を取り込んで、コントローラ５２へ出力する。
【００２５】
コントローラ５２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクなどからなるマイクロコンピュータによって構成されており、キーボード、マウスなどからなる入力装置５４からの指示に従って図６の３次元測定処理プログラムを実行する。そしてコントローラ５２は、前記プログラムの実行により、ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８、ミラー駆動回路４０、ミラー角度検出回路４２、筐体駆動回路４４、筐体角度検出回路４６、形状測定用レーザ駆動回路４８及びセンサ信号取り込み回路５０を制御するとともに、測定対象物ＯＢの３次元画像データを作成して、測定対象物ＯＢの３次元画像を表示装置５６に表示する。
【００２６】
なお、受光センサ２０をラインセンサにしてもよい。この場合、第２ミラー１６の位置までミラー１４ａが及ぶ大型のものにして、第２ミラー１６を省略すればよい。また、第２ミラー１６を第１ミラー１４よりミラー部分が測定対象物ＯＢからの反射光の入射方向の直角方向に大きいＭＥＭＳミラーにしておき、第１ミラー１４と同様に第２ミラー１６を回転駆動してもよい。また、本実施形態では、筐体３０を第１ミラー１４によるレーザ光の走査方向に対して直角方向に回転させてレーザ光を２次元的に走査する構造にしているが、第１ミラー１４によるレーザ光の走査方向とは直角方向にレーザ光を走査できれば、どのような構造を採用してもよい。例えば、Ｙ軸方向を回転軸とする長尺のミラーを第１ミラー１４の正面側に設け、第１ミラー１４で反射したレーザ光をさらに下方へ反射させる。そして、筐体３０及びフレームＦＲの下面側（図２Ａにおいて下側）に開口部を設けておき、この長尺のミラーにて反射したレーザ光を測定対象物ＯＢに照射する。そして、測定対象物ＯＢからの反射光を、この長尺のミラー、第２ミラー１６及び結像レンズ１８を介して受光センサ２０で受光してもよい。また、筐体３０をＹ軸回りに回転させるのではなく、Ｘ軸方向に３次元カメラＣＡを平行移動させてもよい。
【００２７】
つぎに、上記のように構成した３次元形状測定装置の動作について図６を用いて説明する。作業者が、入力装置５４を用いて測定開始を指示すると、コントローラ５２は、ステップＳ１０にて、３次元測定処理を開始する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１にて、各測定ポイントの番号を表す測定ポイント番号ｎを「０」に初期化する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１２にて、第１ミラー１４のミラー１４ａ及び筐体３０の回転角度を初期の回転角度にするよう、ミラー駆動回路４０及び筐体駆動回路４４に指示する。ミラー駆動回路４０及び筐体駆動回路４４は、前記指示に応答して、第１ミラー１４のミラー１４ａ及び筐体３０を回転させて、それぞれの角度を初期の回転角度に設定する。
【００２８】
つぎに、ステップＳ１３にて、ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８及び形状測定用レーザ駆動回路４８にレーザ照射開始を指示する。ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８及び形状測定用レーザ駆動回路４８は、レーザ照射開始の指示に応答して、それぞれレーザ光源２２及びレーザ光源１０に駆動信号を供給してレーザ光を出射させる。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１４にて、ミラー駆動回路４０にミラー１４ａの駆動開始を指示する。ミラー駆動回路４０は、駆動開始の指示に応答して、ミラー１４ａの駆動信号を第１ミラー１４に供給する。これにより、第１ミラー１４がＸ軸回りに回転し始める。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１５にて、筐体駆動回路４４に筐体３０の駆動開始を指示する。これにより、筐体３０がＹ軸回りに回転し始める。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１６にて時間計測を開始する。
【００２９】
つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１７にて、現在の時刻が測定ポイント番号ｎと所定の時間間隔Ｔとを乗算して算出される時刻を経過しているか否かを判定する。最初、測定ポイント番号ｎは「０」に初期化されているので、ステップＳ１７においては、「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１８に進む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１８にて、ミラー角度検出回路４２に、ミラー１４ａの回転角度θｘを算出するよう指示する。そして、コントローラ５２は、ミラー角度検出回路４２から出力される、ミラー１４ａの回転角度θｘを表すデジタルデータを取り込む。
【００３０】
つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１９にて、筐体角度検出回路４６に、筐体３０の回転角度θｙを算出するよう指示する。そして、コントローラ５２は、筐体角度検出回路４６から出力される、筐体３０の回転角度θｙを表すデジタルデータを取り込む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ２０にて、センサ信号取り込み回路５０に、受光センサ２０の出力信号の取り込みを指示する。そして、コントローラ５２は、センサ信号取り込み回路５０から出力される、受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度を表すデジタルデータを取り込む。
【００３１】
つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ２１にて、前記ステップＳ１９において取り込んだ回転角度θｙが、予め設定された限界角度よりも大きいか否かを判定する。限界角度とは、筐体３０が回転可能な最大の角度よりもやや小さい角度である。回転角度θｙが限界角度以下である場合は、ステップＳ２２に進んで、測定ポイント番号ｎをインクリメントし、ステップＳ１７に戻る。ステップＳ２２の処理により、測定ポイント番号ｎは「１」となっているので、ステップＳ１７において、現在の時刻がＴ（すなわち、１×Ｔ）を経過しているかを判定する。判定結果が「Ｎｏ」のときは、再びステップＳ１７を実行する。すなわち、判定結果が「Ｙｅｓ」となるまでステップＳ１７を繰り返し実行する。そして、ステップＳ１７の判定結果が「Ｙｅｓ」となると、上記のステップＳ１８乃至ステップＳ２１を実行する。このように、コントローラ５２は、回転角度θｙが限界角度に達するまで、ステップＳ１７乃至ステップＳ２２を繰り返し実行する。上記の通り、筐体３０の回転速度は、ミラー１４ａの回転速度よりも遅く、ミラー１４ａの回転角度θｘは、入力される駆動波形に応じて、ほぼ三角波状又は正弦波状に変化する。したがって、筐体３０の回転角度θｙが限界角度に達するまで上記ステップＳ１７乃至ステップＳ２２を繰り返している間に、ミラー１４ａの回転方向は何度も反転する。このように、コントローラ５２は、レーザ光を走査しながら測定対象物ＯＢに照射して、ステップＳ１７乃至ステップＳ２２からなる処理を繰り返し実行し、一定の時間間隔Ｔでミラー１４ａの回転角度θｘを表すデジタルデータ、筐体３０の回転角度θｙを表すデジタルデータ及び受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度を表すデジタルデータを取り込む。そして、取り込んだ各種デジタルデータを測定ポイント番号ｎごとにコントローラ５２が備えるＲＡＭに記憶する。
【００３２】
そして、筐体３０の回転角度θｙが限界角度に達すると、コントローラ５２は、ステップＳ２３にて、ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８及び形状測定用レーザ駆動回路４８にレーザ照射停止を指示する。ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８及び形状測定用レーザ駆動回路４８は、レーザ照射停止の指示に応答して、それぞれレーザ光源１０及びレーザ光源２２への駆動信号の供給を停止して、レーザ光の照射を停止させる。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ２４にて、ミラー駆動回路４０にミラー１４ａの駆動停止を指示する。ミラー駆動回路４０は、駆動停止の指示に応答して、第１ミラー１４への駆動信号の供給を停止する。これにより、第１ミラー１４の回転が停止する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ２５にて、筐体駆動回路４４に筐体３０の駆動停止を指示する。筐体駆動回路４４は、駆動停止の指示に応答して、モータ３２への駆動信号の供給を停止する。これにより、筐体３０の回転が停止する。
【００３３】
つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ２６にて、各測定ポイントごとにＲＡＭに記憶されている受光センサ２０の各受光素子が出力した信号の強度を表すデジタルデータを用いて、３角測量法の原理に基づいて、各測定ポイントごとの３次元カメラＣＡから測定対象物ＯＢまでの距離を表す距離データＬを算出する。そして、各測定ポイントごとの距離データＬ、回転角度θｘ及び回転角度θｙを用いて、測定対象物ＯＢの表面形状を表す座標データ（ｘ，ｙ，ｚ）群を算出する。コントローラ５２は、一定の時間間隔Ｔで各種データを取り込んでいるため、各測定ポイントごとに算出される各座標データのｘ座標及びｙ座標が等間隔にならない場合がある。この場合、コントローラ５２は、ｘ座標及びｙ座標が等間隔になるように、前記算出した座標データを用いて補間演算を行う。そして、算出した座標データ群から測定対象物ＯＢの３次元画像を表示装置５６に表示するための３次元画像データを作成する。作成された３次元画像データは、表示装置５６に供給され、表示装置５６に測定対象物ＯＢの３次元画像が表示される。そして、コントローラ５２は、ステップＳ２７にて、３次元測定を終了する。
【００３４】
上記のように構成した３次元形状測定装置においては、第１ミラー１４に供給する信号強度からミラー１４ａの回転角度θｘを算出するのではなく、ミラー１４ａの裏面にレーザ光を照射して、その反射光を受光センサ２６によって受光し、受光センサ２６における反射光の受光位置からミラー１４ａの回転角度θｘを検出するようにした。したがって、使用開始から長期間が経過して、第１ミラー１４に供給する電気信号の強度とミラー１４ａの回転角度との関係が変化したとしても、取得する回転角度の精度は変化せず３次元形状測定の精度を保つことができる。
【００３５】
ｂ．第２実施形態
第２実施形態に係る３次元形状測定装置は、第１実施形態の受光センサ２６に代えて、受光センサ２６Ａを備えている。受光センサ２６Ａは、図７に示すように、受光光量に相当する強度の電気信号を出力する複数のフォトディテクタ２６Ａ１〜２６Ａ９を一列に並べて形成されている。ただし、受光センサ２６Ａを構成するフォトディテクタの数は９個に限られず、さらに多くのフォトディテクタで受光センサ２６Ａを構成してもよい。第１実施形態の受光センサ２６を構成する受光素子とは異なり、各フォトディテクタ２６Ａ１〜２６Ａ９の受光部の面積は、反射光のスポットの面積よりも大きい。また、第２実施形態においては、第１実施形態のミラー角度検出回路４２に代えて、ミラー角度検出回路４２Ａを備えている。ミラー角度検出回路４２Ａは、増幅回路４２ｃ１〜４２ｃ９、加算器４２ｄ、Ａ／Ｄ変換器４２ｅ及び回転角度計算回路４２ｆからなる。各フォトディテクタ２６Ａ１〜２６Ａ９が出力する信号は、各フォトディテクタ２６Ａｎ（ｎ＝１，２・・・９）に対応して設けられた増幅回路４２ｃｎ（ｎ＝１，２・・・９）によって増幅された後、加算器４２ｄによって加算される。各増幅回路４２ｃ１〜４２ｃ９の増幅率は、この順に増加（又は減少）するように設定されていて、各増幅回路４２ｃ１〜４２ｃ９の出力レベルは、それぞれ出力レベルＬＶ１〜出力レベルＬＶ９で表される。これにより、加算器４２ｄの出力レベルから、反射光を受光したフォトディテクタを特定することができる。ミラー１４ａが回転することにより、ミラー１４ａの裏面からの反射光のスポットが、フォトディテクタ２６Ａ１からフォトディテクタ２６Ａ９に向かって移動すると、加算器４２ｄが出力する信号は、図８Ａに示すようにステップ状に変化する。
【００３６】
Ａ／Ｄ変換器４２ｅは、加算器４２ｄが出力する信号の瞬時値を時間間隔ＤＴをおいて繰り返しデジタルデータに変換して回転角度計算回路４２ｆに出力する。この時間間隔ＤＴは、コントローラ５２が回転角度計算回路４２ｆに回転角度θｘを算出するよう指示する時間間隔Ｔより短い。回転角度計算回路４２ｆは、Ａ／Ｄ変換器４２ｅが出力するデジタルデータを回転角度計算回路４２ｆが備えるメモリ４２ｆ１に記憶する。メモリ４２ｆ１の記憶領域は、複数の記憶領域（第１領域，第２領域・・・第ｍ領域）に分割されていて、回転角度計算回路４２ｆは、コントローラ５２からミラー１４ａの回転角度θｘを算出する指示を入力するごとに、Ａ／Ｄ変換器４２ｅが出力するデジタルデータを記憶する記憶領域を隣の記憶領域に変更する。各記憶領域に記憶されるデジタルデータは、詳しくは後述するように、反射光の受光位置の算出に用いられる。したがって、受光位置の算出が終了した時点で、それらのデジタルデータを記憶していた記憶領域は開放されて、新たなデータを記憶できるようになる。
【００３７】
回転角度計算回路４２ｆは、回転角度θｘを算出する指示を入力した直後に反射光を受光したフォトディテクタを特定し、そのフォトディテクタにおける反射光の受光位置を算出する。メモリ４２ｆ１に記録されたデジタルデータの値は、フォトディテクタ２６Ａ１〜２６Ａ９のうちの１つに対応しているので、反射光がフォトディテクタ２６Ａ１〜２６Ａ９のうちのどのフォトディテクタによって受光されたかを特定することができる。上記のように、Ａ／Ｄ変換器４２ｅは、時間間隔ＤＴごとに加算器４２ｄからの出力をデジタルデータに変換して回転角度計算回路４２ｆに供給している。したがって、第１ミラー１４の駆動信号として三角波又は正弦波が入力されるとき、ミラー１４ａからの反射光の受光位置は、１つのフォトディテクタ上においては等速度で移動するとみなせば、前記特定したフォトディテクタによって受光されたことを表すデジタルデータのデータ数を用いて、受光位置が移動する移動速度（すなわち、Ａ／Ｄ変換器４２ｅが加算器４２ｄの出力をデジタルデータに変換する所定の時間間隔ＤＴの間に反射光が移動する移動量）を算出できる。そして、前記特定したフォトディテクタによって受光されるようになってから前記指示を入力するまでのデータ数と前記算出した移動速度を乗算すれば、前記特定したフォトディテクタにおける受光位置を算出できる。
【００３８】
上記の受光位置の算出方法について図８Ｂ及び図９を用いて具体的に説明する。この具体例では、メモリ４２ｆ１の第８領域の最初に記録されたデータＡに係る反射光の受光位置の算出方法について説明する。図８Ｂは、第１ミラー１４の駆動信号として正弦波状の駆動信号を入力したとき、メモリ４２ｆ１の各記憶領域に記憶されたデータの内容を示すグラフである。また、図９においては、メモリ４２ｆ１に記憶した各データに係る反射光の受光位置を黒点で示しており、フォトディテクタ２６Ａ８及びフォトディテクタ２６Ａ９の破線で示した枠内がレーザ光を受光可能な受光部である。また、この例においては、反射光の受光位置が図９の左側から右側（すなわち、フォトディテクタ２６Ａ７側からフォトディテクタ２６Ａ９側）へ移動しているものとする。まず、回転角度計算回路４２ｆは、データＡの値（すなわち、加算器４２ｄの出力レベル）が出力レベルＬＶ８であることから、データＡに係る反射光は、フォトディテクタ２６Ａ８によって受光されたと判断する。つぎに、回転角度計算回路４２ｆは、データＡの前後にデータＡと同じ値（すなわち、出力レベルＬＶ８）が連続していくつ記憶されているかをカウントする。この例においては、データＡの前には５個のデータがあり、データＡの後には２個のデータがある。したがって、データＡを含めると、フォトディテクタ２６Ａ８によって受光されたことを表すデータが８個ある。ここで、この８個のデータのうちの最初のデータ及び最後のデータに係る受光位置がそれぞれフォトディテクタ２６Ａ８の受光部の左端及び右端であるとし、フォトディテクタ２６Ａ８上を反射光が移動する速度は一定であるとみなす。そして、１つのフォトディテクタの受光部の幅をＬとすると、受光位置の移動速度はＬ／７と算出される。つぎに、回転角度計算回路４２ｆは、前記カウントしたデータ数のうちデータＡの前に記録されたデータのデータ数と前記算出した移動速度とを乗算して、フォトディテクタ２６Ａ８の受光部の左端からデータＡに係る反射光の受光位置までの距離を算出する。この例においては、前記カウントしたデータ数のうちデータＡの前に記録されたデータのデータ数は５個であり、移動速度はＬ／７であるから、これらを乗算すると５Ｌ／７（＝５×Ｌ／７）となる。したがって、回転角度計算回路４２ｆは、データＡに係る反射光の受光位置は、フォトディテクタ２６Ａ８の受光部の左端から５Ｌ／７だけフォトディテクタ２６Ａ８側に進入した位置にあると算出する。
【００３９】
ただし、前記特定したフォトディテクタが受光センサ２６Ａの両端に位置するフォトディテクタ（すなわち、フォトディテクタ２６Ａ１又はフォトディテクタ２６Ａ９）であるときは、ミラー１４ａの回転方向が切り替わり、反射光の受光位置の移動方向が反転するので、前記特定したフォトディテクタによって受光されたことを表すデジタルデータのデータ数によっては反射光の受光位置の移動速度を算出することができない。この場合、前記指示の入力前又は入力後に、前記特定したフォトディテクタの隣のフォトディテクタ（すなわち、フォトディテクタ２６Ａ２又はフォトディテクタ２６Ａ８）によって受光されたことを表すデジタルデータのデータ数を用いて移動速度を算出する。そして、前記指示の入力前又は入力後に前記特定したフォトディテクタによって受光されたことを表すデジタルデータのデータ数と、前記算出した移動速度を乗算すれば、前記特定したフォトディテクタにおける受光位置を算出することができる。
【００４０】
つぎに、移動方向が反転したときの受光位置の算出方法について図８Ｂ及び図９を用いて具体的に説明する。この具体例においては、第９領域の最初に記録されたデータＢに係る反射光の受光位置の算出方法について説明する。また、この具体例においては、反射光の受光位置は、最初、図９の左側から右側（すなわち、フォトディテクタ２６Ａ７側からフォトディテクタ２６Ａ９側）へ移動し、次に、フォトディテクタ２６Ａ９上で移動方向が反転して、図９の右側から左側へ移動しているものとする。まず、回転角度計算回路４２ｆは、データＢの値が出力レベルＬＶ９であることから、データＢに係る反射光は、フォトディテクタ２６Ａ９によって受光されたと判断する。つぎに、反射光の移動速度を算出する。データＢを記録する前にフォトディテクタ２６Ａ９の隣に位置するフォトディテクタ２６Ａ８によって受光されたことを表すデジタルデータの数をカウントする。すなわち、値が出力レベルＬＶ８であるデータが連続していくつ記録されているかをカウントする。すると、この条件に該当するデータが８個ある。ここで、フォトディテクタ２６Ａ８及びフォトディテクタ２６Ａ９上を反射光が移動する速度が一定とみなし、１つのフォトディテクタの受光部の幅をＬとすると、移動速度はＬ／７となる。
【００４１】
つぎに、回転角度計算回路４２ｆは、反射光の移動方向が既に反転したか否かを判断する。具体的には、データＢの前後にデータＢと同じ値（すなわち、出力レベルＬＶ９）が連続していくつ記憶されているかをカウントする。そして、前記カウントしたデータ数のうち、データＢの前に記憶されたデータのデータ数とデータＢの後に記憶されたデータのデータ数とを比較して、前者の方が多ければ、移動方向は反転したと判断し、後者の方が多ければ、未だ移動方向は反転していないと判断する。反射光の受光位置の移動方向が反転した場合、データＢの後に記録されたデータのデータ数と前記算出した移動速度とを乗算して得た値が、フォトディテクタ２６Ａ９の受光部の左端からデータＢに係る反射光の受光位置までの距離である。一方、反射光の受光位置の移動方向が未だ反転していない場合は、前記カウントしたデータ数のうち、データＢの前に記憶されたデータのデータ数と前記算出した移動速度とを乗算して得た値が、フォトディテクタ２６Ａ８とフォトディテクタ２６Ａ９の境界からデータＢに係る反射光の受光位置までの距離である。この例においては、前者が４個で後者が１個であるから、反射光の移動方向は反転したと判断する。また、上記のように、データＢの後には、値が出力レベルＬＶ９であるデータが１個記録されていて、移動速度はＬ／７であるから、これらを乗算するとＬ／７（＝１×Ｌ／７）となる。したがって、データＢに係る反射光の受光位置は、フォトディテクタ２６Ａ９の受光部の左端からＬ／７だけフォトディテクタ２６Ａ９側に進入した位置にあると算出できる。
【００４２】
そして、回転角度計算回路４２ｆは、受光センサ２６Ａにおける反射光の受光位置と回転角度θｘとの関係を表すテーブルを用いて、ミラー１４ａの回転角度θｘを算出し、ミラー１４ａの回転角度θｘを表すデジタルデータをコントローラ５２に出力する。第２実施形態の構成は、受光センサ２６Ａ及びミラー角度検出回路４２Ａを除き、上記第１実施形態と同様であり、この第２実施形態によっても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。なお、上記説明では、説明を簡単にして理解し易くするために、１つのフォトディテクタ上に反射光の受光位置があるとき記憶されるデータ数を８個程度にした。しかし、実際はさらに多くのデータを記憶するのが好ましく、これによれば、検出する受光位置の精度を高くでき、算出する回転角度θｘの精度を高くすることができる。
【００４３】
ｃ．第３実施形態
第３実施形態においては、図１０に示すように、第１実施形態のコリメートレンズ２４と第１ミラー１４の間にシリンドリカルレンズ５８を設けている。レーザ光源２２から出射されコリメートレンズ２４を透過して平行光となったレーザ光は、シリンドリカルレンズ５８を透過することにより、ライン光となる。また、第１実施形態の受光センサ２６に代えて、受光センサ２６Ｂを備えている。受光センサ２６Ｂは、受光する光量に相当する強度の電気信号を出力するフォトディテクタを２つ並べて形成されている。シリンドリカルレンズ５８を透過してライン光となったレーザ光は、ミラー１４ａの裏面で反射し、図１１Ａ乃至図１１Ｃに示すように、２つのフォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２の境界にまたがって受光される。受光センサ２６Ｂにおける受光位置の移動方向が反対方向に変わるときにおいても、反射光は２つのフォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２の境界にまたがって受光される。また、ミラー角度検出回路４２に代えて、ミラー角度検出回路４２Ｂを備えている。ミラー角度検出回路４２Ｂは、差動増幅回路４２ｇ、Ａ／Ｄ変換器４２ｈ及び回転角度計算回路４２ｉからなる。差動増幅回路４２ｇは、２つのフォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２が出力する信号の強度の差を増幅してＡ／Ｄ変換器４２ｈに出力する。Ａ／Ｄ変換器４２ｈは、差動増幅回路４２ｇが出力する信号の瞬時値を時間間隔ＤＴでデジタルデータに変換して回転角度計算回路４２ｉに出力する。回転角度計算回路４２ｉは、２つのフォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２が出力する信号の強度の差を増幅した値とミラー１４ａの回転角度との関係を表すテーブルを記憶していて、このテーブルを用いてミラー１４ａの回転角度θｘを算出し、回転角度θｘを表すデジタルデータをコントローラ５２に出力する。第３実施形態の構成は、シリンドリカルレンズ５８、受光センサ２６Ｂ及びミラー角度検出回路４２Ｂを除き、上記第１実施形態と同様である。
【００４４】
上記のように構成した第３実施形態によれば、第１実施形態のようにピーク位置を求める必要がない。また、第２実施形態のように、データ数をカウントして受光位置を算出する必要がない。そのため、第１実施形態及び第２実施形態に比べて回転角度θｘを高速に算出できる。なお、差動増幅回路４２ｇは、フォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２が出力する信号の強度の差をフォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２が出力する信号の強度の加算値で除した信号を出力するようにしてもよい。この場合、回転角度計算回路４２ｉは、フォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２が出力する信号の強度の比と回転角度θｘとの関係を表すテーブルを記憶しておけばよい。これによれば、回転角度計算回路４２ｉは、フォトディテクタ２６Ｂ１，２６Ｂ２が出力する信号の強度の比を用いてミラー１４ａの回転角度θｘを求めることができるので、レーザ光源２２が出射するレーザ光の強度を常に一定にしておく必要がない。したがって、レーザ光源２２の回路構成を簡略化できる。
【００４５】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００４６】
上記実施形態においては、コントローラ５２は、一定の時間間隔Ｔで、受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度に対応するデジタルデータ、第１ミラー１４の回転角度θｘを表すデジタルデータ及び筐体３０の回転角度θｙを表すデジタルデータを取り込むようにした。しかし、第１ミラー１４の回転角度が予め設定された設定角度θｘ（ｎ）になるごとに、各種デジタルデータを取り込むようにしてもよい。ただし、パラメータｎは、「１」から「Ｎ」まで順次「１」ずつ増加する変数である。また、パラメータｎの値が大きくなるに従って、設定角度θｘ（ｎ）の値が順次大きくなるようにしておく。
【００４７】
この場合、コントローラ５２は、ミラー角度検出回路４２が出力するミラー１４ａの回転角度θｘを表すデジタルデータを逐次入力し続け、入力した回転角度θｘが予め設定された設定角度θｘ（ｎ）になったとき、受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度に対応するデジタルデータ、及び筐体角度検出回路４６が出力する筐体３０の回転角度θｙを取り込むようにすればよい。この場合、回転角度θｘのデジタルデータが高速で得られる第３実施形態のように構成するとよい。
【００４８】
上記のように構成した３次元形状測定装置の動作について、図１３を用いて説明する。作業者が入力装置５４を用いて測定開始を指示すると、コントローラ５２は、ステップＳ１００にて、３次元測定処理を開始する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１０１にて、パラメータｎを「１」に初期化する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１０２にて、筐体駆動回路４４に、筐体３０の回転角度θｙを初期の回転角度にするよう指示する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１０３にて、ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８及び形状測定用レーザ駆動回路４８にレーザ照射開始を指示する。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１０４にて、ミラー駆動回路４０にミラー１４ａの駆動開始を指示する。これにより、ミラー１４ａがＸ軸回りに回転し始める。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１０５にて、ミラー角度検出回路４２Ｂに、ミラー１４ａの回転角度θｘを計算するよう指示する。そして、コントローラ５２は、回転角度計算回路４２ｉから出力されるミラー１４ａの回転角度θｘを表すデジタルデータを取り込む。そして、コントローラ５２は、ステップＳ１０６にて、回転角度θｘが設定角度θｘ（１）よりも小さいか否かを判定する。回転角度θｘが設定角度θｘ（１）よりも大きいと判定した場合、ステップＳ１０５に戻り、ミラー１４ａの回転角度θｘを再び取り込む。このように、ミラー１４ａの回転角度θｘが所定の設定角度θｘ（１）よりも小さくなるまでステップＳ１０５及びステップＳ１０６を繰り返す。
【００４９】
そして、ミラー１４ａの回転角度θｘが設定角度θｘ（１）より小さくなると、コントローラ５２は、ステップＳ１０７にて、筐体駆動回路４４に筐体３０の駆動開始を指示する。これにより、筐体３０がＹ軸回りに回転し始める。つぎに、ステップＳ１０８にて、前記ステップＳ１０５と同様にミラー１４ａの回転角度θｘを表すデジタルデータを取り込む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１０９にて、前記ステップＳ１０８において取り込んだ回転角度θｘが設定角度θｘ（ｎ）より大きいか否かを判定する。最初、パラメータｎの値は「１」となっているため、回転角度θｘが設定角度θｘ（１）より大きいか否かを判定する。前記ステップＳ１０８において取り込んだ回転角度θｘが設定角度θｘ（１）よりも小さいと判定した場合、コントローラ５２は、ステップＳ１０８に戻り、ミラー１４ａの回転角度θｘを再度取り込む。このように、コントローラ５２は、ミラー１４ａの回転角度θｘが、設定角度θｘ（１）より大きくなるまでステップＳ１０８及びＳ１０９を繰り返す。
【００５０】
そして、第１ミラー１４の回転角度θｘが設定角度θｘ（１）より大きくなると、コントローラ５２は、ステップＳ１１０にて、筐体角度検出回路４６に、筐体３０の回転角度θｙを算出するよう指示する。そして、コントローラ５２は、筐体角度検出回路４６から出力される筐体３０の回転角度θｙを表すデジタルデータを取り込む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１１にて、センサ信号取り込み回路５０に、受光センサ２０の出力信号を取り込むよう指示する。そして、コントローラ５２は、センサ信号取り込み回路５０から出力される受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度に相当するデジタルデータを取り込む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１２にて、パラメータｎの値が「Ｎ」となっているか否かを判定する。最初、パラメータｎの値は「１」であるので、ステップＳ１１２においては、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１１３に進み、パラメータｎをインクリメントする。これにより、パラメータｎの値が「２」となる。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１４にて、筐体３０の回転角度θｙがその限界角度に達したか否かを判定する。筐体３０の回転角度θｙが限界角度に達していないとき、ステップＳ１１４においては、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０８に戻る。筐体３０の回転速度は、第１ミラー１４の回転速度に比べて遅いので、コントローラ５２は、パラメータｎを「１」ずつ増加させながらステップＳ１０８乃至ステップＳ１１４からなる処理を繰り返し実行する。そして、筐体３０の回転角度θｙがその限界角度に達する前に、パラメータｎの値が「Ｎ」に達する。このとき、コントローラ５２は、ステップＳ１１２にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップＳ１１５に進む。
【００５１】
つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１５にて、筐体３０の回転角度θｙが限界角度に達したか否かを判定する。ステップＳ１１５において、筐体３０の回転角度θｙが限界角度に達しておらず、「Ｎｏ」と判定すると、コントローラ５２は、ステップＳ１１６にて、前記ステップＳ１０５と同様に、ミラー１４ａの現在の回転角度θｘを取り込む。そして、コントローラ５２は、ステップＳ１１７にて、前記ステップＳ１１６において取り込んだ回転角度θｘが設定角度θｘ（Ｎ）以下であるか否かを判定する。上記のように、ミラー１４ａの回転方向は、駆動波形に応じて反転する。すなわち、ミラー１４ａの回転角度θｘは、設定角度θｘ（Ｎ）よりも若干大きくなった後、再び小さくなっていく。そこで、コントローラ５２は、ステップＳ１１６及びステップＳ１１７からなる処理を繰り返して、ミラー１４ａの回転角度θｘが、設定角度θｘ（Ｎ）以下になるまで待機する。
【００５２】
そして、ミラー１４ａの回転角度θｘが設定角度θｘ（Ｎ）以下になると、コントローラ５２は、ステップＳ１１８にて、前記ステップＳ１１０と同様に、筐体角度検出回路４６から筐体３０の回転角度θｙを表すデジタルデータを取り込む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１９にて、前記ステップＳ１１１と同様に、センサ信号取り込み回路５０から受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度に相当するデジタルデータを取り込む。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１２０にて、パラメータｎの値が「１」となっているか否かを判定する。現在のパラメータｎの値は「Ｎ」であるので、コントローラ５２は、ステップＳ１２０においては、「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１２１に進み、パラメータｎの値をデクリメントする。これにより、パラメータｎの値は「Ｎ−１」となる。
【００５３】
つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１１５にて、筐体３０の回転角度θｙがその限界角度に達したか否かを判定し、限界角度に達していなければ、再びステップS１１６に進む。上記のように、ミラー１４ａの回転角度θｘが増加している間は、ステップＳ１０８乃至ステップＳ１１３からなる処理を繰り返し実行して各種データを取り込み、ミラー１４ａの回転角度θｘが減少している間は、ステップＳ１１６乃至ステップＳ１２１からなる処理を繰り返し実行して各種データを取り込む。
【００５４】
そして、筐体３０の回転角度θｙが限界角度に達し、ステップＳ１１４又はステップＳ１１５において、「Ｙｅｓ」と判定すると、コントローラ５２は、上記第１実施形態のステップＳ２１乃至ステップＳ２７と同様の処理を実行する。すなわち、コントローラ５２は、ステップＳ１２２にて、レーザ光源１０及びレーザ光源２２からのレーザ照射を停止させる。つぎに、ステップＳ１２３にて、第１ミラー１４の駆動を停止させる。そして、ステップＳ１２４にて、筐体３０の駆動を停止させる。つぎに、コントローラ５２は、ステップＳ１２５にて、前記ステップＳ１１１及びステップＳ１１９において取り込んだ各測定ポイントにおける受光センサ２０の各受光素子が出力する信号の強度に相当するデジタルデータを用いて、３次元カメラＣＡから測定対象物ＯＢまでの距離を表す距離データＬを算出し、距離データＬ、回転角度θｘ及び回転角度θｙから測定対象物ＯＢの形状を表す座標データを算出する。さらに、前記算出した座標データから測定対象物ＯＢの３次元画像を表示装置５６に表示するための３次元画像データを作成する。そして、ステップＳ１２６にて測定を終了する。
【００５５】
上記のように構成した３次元形状測定装置によれば、ミラー１４ａの回転角度θｘが、予め設定した設定角度θｘ（ｎ）（ただし、ｎ＝１，２，・・・Ｎ）になるごとに、筐体３０の回転角度θｙ及び３次元カメラＣＡから測定対象物までの距離データＬを計算するためのデータを取り込み、これらを用いて座標データを算出できる。したがって、測定対象物ＯＢの測定範囲によって測定精度を変化させることができる。すなわち、形状の変化が大きく測定精度を高くしたい範囲においては、設定角度θｘ（ｎ）の間隔を細かく設定しておき、逆にあまり形状の変化がなく測定精度が低くてもよい範囲においては、設定角度θｘ（ｎ）の間隔を粗く設定しておけばよい。これにより、測定データのデータ量を必要最小限に抑えることができるので、全ての測定範囲を高精度に測定する場合に比べて高速に座標データを算出できる。
【００５６】
また、上記実施形態及びその変形例においては、ミラー駆動回路４０は、第１ミラー１４に、三角波又は正弦波状の駆動信号を供給するようにした。しかし、受光センサによって取得した現在のミラー１４ａの回転角度θｘを用いて駆動信号を補正することにより、ミラー１４ａの回転角度θｘを、振幅及び周波数が常に一定の理想状態の波形（例えば、三角波又は正弦波）で変化させるようにしておき、所定の時間間隔をおいて各種デジタルデータを取り込むようにしてもよい。
【００５７】
この場合、例えば、図１４に示すように、上記第３実施形態と同様のレーザ光源２２、コリメートレンズ２４、シリンドリカルレンズ５８、受光センサ２６Ｂ、ミラー角度検出用レーザ駆動回路３８、ミラー駆動回路４０及び差動増幅回路４２ｇを設ける。さらに、ミラー駆動回路４０を、ミラー駆動信号生成回路４０ａ、ずれ分補正信号生成回路４０ｂ、加算器４０ｃ及び駆動回路４０ｄを備えたミラー駆動回路４０Ａとする。ミラー駆動信号生成回路４０ａは、ミラー１４ａを駆動する信号に相当する信号を生成して出力する。ずれ分補正信号生成回路４０ｂは、差動増幅回路４２ｇが出力する信号をミラー１４ａの現在の回転角度θｘに対応する駆動信号に相当する信号に変換するとともに前記変換した信号とミラー駆動信号生成回路４０ａが出力する信号との差が「０」になるような補正信号を生成して出力する。加算器４０ｃは、ミラー駆動信号生成回路４０ａからの信号とずれ分補正信号生成回路４０ｂからの信号を加算して出力する。駆動回路４０ｄは、加算器４０ｃからの信号に基づいてミラー１４ａを駆動するための駆動信号を生成して第１ミラー１４に供給する。なお、ずれ分補正信号生成回路４０ｂにミラー１４ａの現在の回転角度θｘとして供給する信号は、上記第１実施形態又は第２実施形態の構成においてミラー角度検出回路４２，４２Ａが出力する回転角度θｘのデジタルデータをアナログ信号に変換した信号であってもよい。ただし、この場合は、回転角度θｘの取得及びアナログ信号への変換を高速で行う必要がある。
【００５８】
これによれば、ミラー１４ａの回転角度θｘの変化の波形が常に理想状態となるので、所定の時間間隔で筐体３０の回転角度θｙ及びセンサ信号取り込み回路５０の出力を取り込めば、所定の回転角度θｘになるごとに筐体３０の回転角度θｙ及びセンサ信号取り込み回路５０の出力を取り込んだことになる。したがって、図６のステップＳ１８を省略できるので、ミラー１４ａの回転角度θｘを取り込む場合に発生する、回転角度θｘを取り込んでからその他のデータを取り込むまでのタイミングのずれを無くすことができる。これにより、３次元形状測定の精度をさらに向上させることができる。また、ミラー駆動信号生成回路４０ａが出力する信号の強度によって、すなわちミラー１４ａの回転角度によって、筐体３０の回転角度θｙ及び３次元カメラＣＡから測定対象物ＯＢまでの距離データＬを算出するためのデータを取り込む時間間隔を変更すれば、前記の場合と同様、測定対象物ＯＢの測定範囲によって測定精度を変化させることができる。
【００５９】
また、上記実施形態及びその変形例においては、ミラー１４ａの裏面にレーザ光を照射して反射光を受光センサ２６，２６Ａ，２６Ｂで受光したが、ランプ、ＬＥＤなどの光を、スリット、レンズなどを用いて微小スポット又はライン光にして、ミラー１４ａの裏面にて反射させ、この反射光を受光センサで受光してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０…レーザ光源、１２…コリメートレンズ、１４…第１ミラー、２０…受光センサ、２２…レーザ光源、２４…コリメートレンズ、２６，２６Ａ，２６Ｂ…受光センサ、３０…筐体、３２…モータ、３２ａ…エンコーダ、３４…減速装置、３８…ミラー角度検出用レーザ駆動回路、４０…ミラー駆動回路、４２，４２Ａ，４２Ｂ…ミラー角度検出回路、４４…筐体駆動回路、４６…筐体角度検出回路、４８…形状測定用レーザ駆動回路、５２…コントローラ、５８…シリンドリカルレンズ、ＯＢ…測定対象物
【図１】
0005293686.tif 000002
【図２Ａ】
0005293686.tif 000003
【図２Ｂ】
0005293686.tif 000004
【図３】
0005293686.tif 000005
【図４Ａ】
0005293686.tif 000006
【図４Ｂ】
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【図５】
0005293686.tif 000008
【図６】
0005293686.tif 000009
【図７】
0005293686.tif 000010
【図８Ａ】
0005293686.tif 000011
【図８Ｂ】
0005293686.tif 000012
【図９】
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【図１０】
0005293686.tif 000014
【図１１Ａ】
0005293686.tif 000015
【図１１Ｂ】
0005293686.tif 000016
【図１１Ｃ】
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【図１２】
0005293686.tif 000018
【図１３】
0005293686.tif 000019
【図１４】
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